7月27日，英特爾召開制程工藝和封裝技術線上發(fā)布會。會上，英特爾CEO帕特·基辛格表示，英特爾正在通過半導體制程工藝和封裝技術來實現(xiàn)技術的創(chuàng)新，并公布有史以來最詳細的制程工藝和封裝技術發(fā)展路線。

英特爾表示在10月27日的Intel Innovation上還會有更多重要消息放出。

采用全新命名體系

芯片制程工藝節(jié)點名稱是以晶體管的柵極長度來命名，然而現(xiàn)如今整個行業(yè)對于芯片工藝節(jié)點的命名開始多樣化，這些多樣的方案既不再指代任何具體的度量方法，也無法體現(xiàn)如何能夠?qū)崿F(xiàn)能效和性能的平衡。因此，英特爾從性能、功耗和面積等各方面進行了綜合考慮，對芯片制程工藝采用新的命名體系。

在發(fā)布會上，英特爾公布了未來5年芯片制程的技術路線圖，并采用了新的命名體系，分別是Intel 7（此前稱之為10納米Enhanced SuperFin）、Intel 4（此前稱之為Intel 7納米）、Intel 3以及Intel 20A。

而這一舉動則是為了在制程規(guī)格的名稱上與跟臺積電、三星保持對等關系。

• Intel 7：工藝擁有最佳的FinFET的晶體管，與Intel 10nm SuperFin相比，每瓦性能將提升大約10%~15%。Intel 7的優(yōu)勢包括更高的應變能力、更低的電阻材料、更新型的高密度刻蝕技術、擁有流線型結構以及采用更高的金屬堆棧來實現(xiàn)布線優(yōu)化。據(jù)了解，于2021年推出的面向客戶端的Alder Lake，以及預計將于2022年第一季度投產(chǎn)的面向數(shù)據(jù)中心的Sapphire Rapids將會采用Intel 7工藝。

• Intel 4：將完全采用EUV光刻技術，可使用超短波長的光來刻印極微小的圖樣。與Intel 7相比，Intel 4的每瓦性能將提高約20%。據(jù)了解，Intel 4將于2022年下半年投產(chǎn)，2023年出貨，將會應用在面向客戶端的Meteor Lake和面向數(shù)據(jù)中心的Granite Rapids。

• Intel 3：隨著FinFET技術的進一步優(yōu)化，以及EUV技術使用的不斷完善，將實現(xiàn)與Intel 4相比每瓦性能約18%的提升，在芯片面積上也將會有改進。據(jù)悉，Intel 3將于2023年下半年開始在相關產(chǎn)品中使用。

• Intel 20A：在Intel 3工藝后，芯片制程將會越來越接近1納米節(jié)點，進入更微小的埃米時代。因此，Intel 3之后的工藝，英特爾也改變了命名方式，命名為Intel 20A。Intel 20A將憑借RibbonFET和PowerVia兩大突破性技術開啟埃米時代。Intel 20A預計將在2024年推出，且在此制程工藝技術中，英特爾將會與高通公司進行合作。而近期，英特爾也剛剛宣布與高通簽訂協(xié)議，將為高通提供代工服務，而這或許也是英特爾向Intel 20A技術邁進的關鍵一步。

實話講，英特爾最有趣且最應該受到關注的產(chǎn)品，毫無疑問是Intel 3之后的Intel 20A。當然，Intel 4將作為第一批應用阿斯麥高數(shù)值孔徑（High-NA）極紫外輻射光刻技術（EUV）的處理器也倍受矚目，但象征意義不如Intel 20A。

 

Intel 20A（5nm）之所以被英特爾稱為歷史上制程技術發(fā)展的下一個分水嶺，是因為它是第一塊應用英特爾兩大“開創(chuàng)性技術”的芯片：

 

• 替代FinFET的全新晶體管架構 Gate-All-Around（英特爾把它命名為RibbonFET）；

  
  

  
  
  

• 能夠解決“互聯(lián)瓶頸”的電能傳輸系統(tǒng)PowerVia： 是英特爾全新的背面電能傳輸網(wǎng)絡。這是由英特爾工程師開發(fā)的一項獨特技術，也將在Intel 20A中首次采用。
  
  
  
  

  
  

  我們知道，現(xiàn)代電路的制造過程從晶體管層M0作為最小層開始。在此之上，以越來越大的尺寸添加額外的金屬層，以解決晶體管與處理器不同部分（緩存、緩沖器、加速器）之間所需的所有布線。現(xiàn)代高性能處理器的設計中通常有10到20個金屬層，頂層放置外部連接。然后將芯片翻轉（稱為倒裝芯片），以便芯片可以通過底部的連接和頂部的晶體管與外部世界進行通信。
  這種傳統(tǒng)的互連技術是在晶體管層的頂部進行互聯(lián)，由此產(chǎn)生的電源線和信號線的互混，導致了布線效率低下的問題，會影響性能和功耗。為此業(yè)界轉向了“背面供電的技術”，也就是英特爾所說的PowerVia。
  在新的工藝中，英特爾把電源線置于晶體管層的下面，換言之是在晶圓的背面。通過消除晶圓正面的電源布線需求，可騰出更多的資源用于優(yōu)化信號布線并減少時延。通過減少下垂和降低干擾，也有助于實現(xiàn)更好的電能傳輸。
  換另一種說法，在全新的設計中，英特爾現(xiàn)在將晶體管置于設計的中間。在晶體管的一側放置了通信線，允許芯片的各個部分相互通信。另一方面是所有與電源相關的連接（以及電源門控）。從本質(zhì)上講，英特爾轉向了三明治，其中晶體管是填充物。
  PowerVia將是業(yè)界首個部署的背面電能傳輸網(wǎng)絡。

英特爾動作不斷

幾十年來，英特爾在芯片制程工藝方面一直處于領先地位，但是近幾年隨著市場競爭的愈發(fā)激烈，英特爾逐漸失去了很多優(yōu)勢。

技術創(chuàng)新層面遭遇的危機也蔓延至他們的財務數(shù)據(jù)上，從2020年Q1到2021年Q3，英特爾凈利潤連續(xù)3個季度下滑；而歷來作為數(shù)據(jù)中心市場的絕對王者，英特爾這一業(yè)務板塊的收入也在三個季度內(nèi)持續(xù)下降。

2021年5月，權威市場調(diào)研機構IC Insight發(fā)布的《2021年Q1全球Top15半導體公司業(yè)績與排名》指出，英格爾雖然位列第一，但卻是所有廠商中唯一一家營收下滑的企業(yè)。

為此，英特爾開始重振旗鼓，表示在2025年之前重返產(chǎn)業(yè)巔峰。為了達到這一目標，英特爾在芯片制程方面可謂是下足了功夫。

英特爾在芯片制造領域?qū)⒂瓉硎陙淼氖讉€新設計：放棄了FinFET工藝，轉向了GAA晶體管。

與FinFET不同的是，在FinFET中，較高電流需要多個并排的鰭片；GAA晶體管的載流能力主要是通過垂直堆疊幾個納米片（上圖），而柵極材料主要是包裹在溝道周圍來提高的。納米片的尺寸可以按比例縮放，以便晶體管可以按照要求的特定性能進行調(diào)整。

另外制定了和高通聯(lián)手打造芯片這個大膽的計劃，今年5月的時候帕特·基辛格還表示，英特爾要在技術上超越臺積電，并為此要升級墨西哥的Fab 11X工廠。該工廠于1996年建成，主要生產(chǎn)45納米和32納米制程，在芯片領域?qū)儆谥械投水a(chǎn)品，升級后很可能會成為上文提到的20A產(chǎn)品生產(chǎn)線。

2010年后，英特爾平均每5年開設一個新處理器芯片工廠 —— 從2010年到2021年，英特爾僅建造了兩個處理器芯片工廠：Fab 42和D1X。而帕特·基辛格上任還不到半年，就宣布 2023 年將要建成位于愛爾蘭的 Fab 34 以及 Fab 11X。

正確理解“制程數(shù)字”

英特爾的確在10nm和7nm有所延遲，但在5nm節(jié)點上，英特爾自認為非但沒有延遲，反而會完成超越。

 

為了應對臺積電等對手的“制程宣傳”，以及糾正大家對制程的認知誤區(qū)，英特爾直接舍棄了“10nm、7nm、5nm、3nm”這一本質(zhì)上由摩爾定律決定的說法，而是直接采用100%英特爾主觀視角的新命名體系 —— Intel7、Intel4、Intel3、Intel20A、Intel18A。

英特爾表示新的命名方法將更準確地描述整個芯片行業(yè)的工藝節(jié)點。這種變化將從英特爾將在今年晚些時候發(fā)布的 12th Gen Alder Lake 開始。

這一次公開的Intel 20A，本質(zhì)對應的就是5nm制程。（這是一個英特爾近2年來閉口不談的制程節(jié)點，相關時間計劃基本到7nm就戛然截止了。）英特爾首次宣布將通過Intel20A，進入“埃米時代”。

Intel 20A背后兩大關鍵技術非常值得注意。其中，這個制程將會采用全新的晶體管結構Gate-All-Around，并非是為22nm以下制程產(chǎn)品化立下汗馬功勞的FinFET結構。

換言之，這種應用了新材料的新結構芯片，將會對傳統(tǒng)制程概念，產(chǎn)生重大改變。這也是基辛格上任后，多次在公開場合呼吁大家正確理解“制程數(shù)字”：

“包括英特爾在內(nèi)，使用著各不相同的制程節(jié)點命名和編號方案，這些方案既不指代任何具體的度量方法，也無法全面展現(xiàn)如何實現(xiàn)芯片能效和性能的最佳平衡。”

 

所以，英特爾這次興師動眾地更換了命名體系“讓客戶對整個行業(yè)的制程節(jié)點演進有一個更準確認知，進而做出更明智的決策”，其實主要目的就是對付臺積電和三星的5nm和3nm制程名字。

這也是英特爾如今建立新命名體系的根本緣由。

這聽起來似乎是一種營銷策略，旨在讓英特爾即將推出的10nm芯片與AMD的產(chǎn)品相比更具競爭力。目前AMD的產(chǎn)品已經(jīng)通過臺積電推出了7nm制程芯片，蘋果也已經(jīng)推出5nm制程的M1芯片。

雖然這些技術看起來是領先的，但實際上卻不完全如此。在芯片的命名中，由于3D封裝技術和半導體設計物理屬性的進步，節(jié)點名稱實際上并不指芯片上晶體管的大小。

從技術角度看，英特爾的10nm芯片與臺積電或三星等競爭對手的7nm品牌硬件大致相當，英特爾使用與之類似的生產(chǎn)技術，并提供可媲美的晶體管密度。在商業(yè)硬件領域也是如此，例如英特爾的10nm芯片可與AMD的7nm銳龍芯片競爭市場。

因此，英特爾此次「品牌重塑」是對于該公司技術節(jié)點介紹方式的一次重要改變。

在業(yè)內(nèi)，原來人們使用柵極的大小來體現(xiàn)制程技術。而在當前階段，芯片能力的發(fā)展已經(jīng)很大程度上取決于其他技術了。

「數(shù)字的遞減將繼續(xù)表示技術的演進，但是人們需要明白未來的制程演進與數(shù)字已經(jīng)沒有直接關系了。」英特爾中國研究院院長宋繼強表示。

值得注意的是，兩項將用于Intel 20A的關鍵技術，雖然不可避免被人詬病為“仍然處于PPT狀態(tài)”，但英特爾的專家們展示了這些測試芯片的掃描電鏡圖像，顯然經(jīng)過了一系列測試。

 

就像上面所說，它們的成功應用，將決定著英特爾是否能在5nm這個關鍵節(jié)點上進行反超。

目前，英特爾10nm芯片的出貨量已經(jīng)超過了自己的14nm芯片。英特爾新的架構命名或許有助于該公司更準確地定位當前和未來產(chǎn)品，以應對競爭，但仍然沒有改變英特爾芯片制造技術的現(xiàn)狀。

臺積電、三星等代工廠的7nm芯片和5nm硬件也已經(jīng)出貨。這意味著依賴這些外部代工廠的公司 —— 比如蘋果、AMD、英偉達、高通，以及幾乎所有其他主要科技公司仍然可以獲得比英特爾最好的產(chǎn)品更先進的芯片。

即使其路線圖有雄心勃勃的年度節(jié)奏，英特爾仍在落后。在宣布的路線圖中，其預計要在2024年前后Intel 20A制程推出后趕上業(yè)內(nèi)領先水平。而且它預計要到2025年將憑借Intel 18A重新奪回半導體業(yè)務的領導地位。

值得注意的是，現(xiàn)在半路又殺出了IBM，上周竟宣布自己研發(fā)出了世界首個2nm芯片，相當于在指甲大小的芯片上容納多達500億個晶體管，速度更快并且更高效。

臺積電、英特爾和三星并稱半導體制造業(yè)「三巨頭」。在芯片制程逐漸縮小的路上，三大巨頭你追我趕。
在7nm、6nm、5nm，以及即將量產(chǎn)的4nm和3nm制程技術日臻成熟的情況下，晶圓代工廠在產(chǎn)能、封裝、半導體設備等方面進入“全面戰(zhàn)爭”狀態(tài)，且競爭越來越激烈。廠商方面，雖然目前只有臺積電和三星兩家，但隨著英特爾晶圓代工業(yè)務的展開，以及其先進制程技術的成熟和量產(chǎn)，這些爭奪戰(zhàn)恐怕會更加激烈。這些對于廣大客戶來說，無疑是福音。

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